Програма з медичної хімії

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Програма з медичної хімії для вищих медичних закладів освіти України ІІІ – ІV рівнів акредитації складена для спеціальностей „Лікувальна справа” 7.110101, „Педіатрія” 7.110104, „Медико-профілактична справа” 7.110105 напряму підготовки 1101 “Медицина” у відповідності з освітньо-кваліфікаційними характеристиками (ОКХ) і освітньо-професійними програмами (ОПП) підготовки фахівців, затведженими наказом МОН України від 16.04.03 №239, експериментальним навчальним планом, розробленим на засадах Європейської кредитно-трансферної системи (ECTS) і затвердженим наказом МОЗ України від _______ 2005 №________. Термін навчання за цими спеціальностями становить 6 років, а базова медична підготовка –5 років, кінцеві цілі з дисципліни однакові й тому складена єдина програма з медичної хімії для зазначених спеціальностей. Вивчення медичної хімії здійснюється протягом І або ІІ семестрів 1-го року навчання.

Програма структурована на модулі, змістові модулі, теми відповідно до вимог “Рекомендацій щодо розроблення навчальних програм навчальних дисциплін”(наказ МОЗ України від 12.10.2004р.№492).

Медична хімія як навчальна дисципліна:
А) базується на вивченні студентами біоорганічної хімії, біофізики, медичної біології та інтегрується з цими дисциплінами;
Б) закладає основи вивчення студентами фізіології, біологічної хімії, загальної та молекулярної фармакології та токсикології, гігієнічних дисциплін.
Організація навчального процесу здійснюється за кредитно-модульною системою відповідно до вимог Болонського процесу.
Програма дисципліни структурована на два модуля, до складу яких входять блоки змістових модулів. Обсяг навчального навантаження студентів описаний у кредитах ECTS – залікових кредитах, які зараховуються студентам при успішному засвоєнні ними модулів (залікових кредитів). Курс медичної хімії складається з двох модулів, кожен з яких містить по два змістових модулі.
Рекомендовано студентам на практичних заняттях записувати протоколи проведених досліджень, де зазначати мету досліду, коротко – хід роботи або назву методу, результати досліджень та висновки.
Засвоєні теми контролюються на практичних заняттях у відповідності з конкретними цілями, засвоєння змістових модулів – на практичних підсумкових заняттях. Рекомендується застосовувати такі засоби контролю рівня підготовки студентів: комп’ютерні тести або тестові завдання, розв’язування ситуаційних задач, проведення лабораторних досліджень і трактування та оцінка їх результатів, контроль практичних навичок.
Підсумковий контроль засвоєння змістових модулів та модуля в цілому здійснюється за їх завершеністю. Оцінка успішності студента з дисципліни є рейтинговою і виставляється за багатобальною шкалою як середня арифметична оцінка засвоєння відповідних модулів і має визначення за системою ECTS та шкалою, прийнятою в Україні.
Для тих студентів, які бажають поліпшити успішність з дисципліни за шкалою ECTS, кінцевий контроль здійснюється додатково по завершенню вивчення дисципліни комісійно, у відповідності з кінцевими та конкретними цілями з дисципліни.

2. Мета вивчення навчальної дисципліни.
Мета вивчення медичної хімії – кінцеві цілі – встановлюються на основі ОПП підготовки лікаря за фахом відповідно до блоку її змістового модулю (природничо-наукова підготовка) і є основою для побудови змісту навчальної дисципліни.
 
Кінцеві цілі дисципліни:
6120 Інтерпретувати основні типи хімічної рівноваги для формування цілісного фізико-хімічного підходу до вивчення процесів життєдіяльності організму
20093 Застосовувати хімічні методи кількісного та якісного аналізу
6119 Класифікувати хімічні властивості та перетворення біонеорганічних речовин в процесі життєдіяльності організму
20094 Трактувати загальні фізикj-хімічні закономірності, що лежать в основі процесів життєдіяльності людини
 

Модуль 1. КИСЛОТНО-ОСНОВНІ РІВНОВАГИ ТА КОМПЛЕКСОУТВОРЕННЯ В БІОЛОГІЧНИХ РІДИНАХ
 
Змістовий модуль 1. Хімія біогенних елементів. Комплексоутворення в біологічних рідинах
Конкретні цілі:
•Трактувати взаємозв’язок між біологічною роллю біогенних s–, p–, d– елементів та формою знаходження їх в організмі
•Пояснювати принципи будови комплексних сполук
•Інтерпретувати особливості будови комплексних сполук як основи для їх застосування в хелатотерапії
 
Тема 1. Біогенні s- та p-елементи; біологічна роль, застосування в медицині
Загальні відомості про біогенні елементи. Якісний та кількісний вміст біогенних елементів в організмі людини. Макроелементи, мікроелементи та домішкові елементи. Органогени. Поняття про вчення В.І. Вернадського про біосферу та роль живої речовини (живих організмів). Зв’язок між вмістом біогенних елементів в організмі людини та їх вмістом в довкіллі. Ендемічні захворювання, їх зв’язок з особливостями біогеохімічних провінцій (районів з природним дефіцитом або надлишком певних хімічних елементів в літосфері). Проблеми забруднення та очищення біосфери від токсичних хімічних сполук техногенного походження.
Електронна структура та електронегативність s– і p– елементі в. Типові хімічні властивості s– та p– елементів та їх сполук (реакції без зміни ступеня окиснення). Зв’язок між місцезнаходженням s– та p– елементів в періодичній системі та їх вмістом в організмі. Застосування в медицині. Токсична дія сполук.
Якісні реакції на іони CO₃^2-, SO₄^2-, NO₂^-, S₂O₃^2-

 
Тема 2. Біогенні d-елементи ,біологічна роль, застосування в медицині
Метали життя. Електронна структура та електронегативність d-елементів .Типові хімічні властивості d–елементів та їх сполук (реакції зі зміною ступеня окиснення, комплексоутворення). Біологічна роль. Застосування в медицині. Токсична дія d-елементів та їх сполук
Якісні реакції на іони MnO₄^-, Fe³⁺, Cu²⁺, Ag⁺.
 
Тема 3 Комплексоутворення в біологічних системах
Реакції комплексоутворення. Координаційна теорія А. Вернера та сучасні уявлення про будову комплексних сполук. Поняття про комплексоутворювач (центральний іон). Природа, координаційне число, гібридизація орбіталей комплексоутворювача. Поняття про ліганди. Координаційна ємність ( дентатність ) лігандів. Внутрішня та зовнішня сфери комплексів. Геометрія комплексного іону. Природа хімічного зв’язку в комплексних сполуках. Класифікація комплексних сполук за зарядом внутрішньої сфери та за природою лігандів. Внутрішньокомплексні сполуки. Поліядерні комплекси.
Залізо-, кобальто-, мідє- та цинковмісні біокомплексні сполуки. Поняття про металолігандний гомеостаз. Порушення гомеостазу. Комплексони та їх застосування в медицині як антидотів при отруєнні важкими металами (хелатотерапія) та як антиоксидантів при зберіганні лікарських препаратів.

Змістовий модуль 2. Кислотно-основні рівноваги в біологічних рідинах
Конкретні цілі:
• Вміти характеризувати кількісний склад розчинів.
• Вміти готувати розчини із заданим кількісним складом.
• Аналізувати принципи титриметричних методів дослідження.
• Аналізувати кількісний вміст в розчині кислот та основ за допомогою методів кислотно-основного титрування.
•Робити висновки щодо кислотності біологічних рідин на підставі водневого показника.
•Пояснювати механізм дії буферних систем та їх роль в підтримці кислотно-основної рівноваги в біосистемах.
•Аналізувати взаємозв’язок між колігативними властивостями та концентрацією розчинів.

Тема 4 Величини, що характеризують кількісний склад розчинів. Приготування розчинів
Роль розчинів в життєдіяльності організмів. Класифікація розчинів. Механізм процесів розчинення. Термодинамічний підхід до процесу розчинення. Розчинність речовин.
Розчинність газів у рідинах. Залежність розчинності газів від тиску (закон Генрі-Дальтона), природи газу та розчинника, температури. Вплив електролітів на розчинність газів (закон Сєченова). Розчинність газів у крові. Кесонна хвороба.
Розчинність рідин та твердих речовин в рідинах. Залежність розчинності від температури, природи розчиненої речовини та розчинника. Розподіл речовини між двома рідинами, що не змішуються. Закон роз­поділу Нернста та його значення у явищі проникності біологічних мембран.
Величини, що характеризують кількісний склад розчинів.
Приготування розчинів із заданим кількісним складом.

Тема 5. Основи титриметричного аналізу
Основи титриметричного аналізу. Методи титриметричного аналізу.
Метод кислотно-основного титрування. Кислотно-основні індикатори.

Тема 6. Кислотно-основна рівновага в організмі. Водневий показник біологічних рідин
Розчини електролітів. Електроліти в організмі людини. Ступінь та константа дисоціації слабких електролітів. Властивості розчинів силь­них електролітів. Активність та коефіцієнт активності. Іонна сила роз­чину. Водно-електролітний баланс - необхідна умова гомеостазу.
Дисоціація води. Іонний добуток води. Водневий показник рН. Зна­чення рН для різних рідин людського організму в нормі та патології.
Теорії кислот та основ. Типи протолітичних реакцій: реакції нейтралізації, гідролізу та іонізації. Гідроліз солей. Ступінь гідролі­зу, залежність його від концентрації та температури. Константа гідролізу. Роль гідролізу в біохімічних процесах.

Тема 7. Буферні системи, класифікація та механізм дії
Буферні розчини, їх класифікація. Рівняння Гендерсона-Гассельбаха. Механізм буферної дії.
 
Тема 8. Визначення буферної ємності. Роль буферів в біосистемах
Буферна ємність. Буферні системи крові. Бікарбонатний буфер, фосфатний буфер. Білкові буферні системи. Поняття про кислотно-основний стан крові.

Тема 9. Колігативні властивості розчинів
Колігативні властивості розведених розчинів неелектролітів. Відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином. Закон Рауля. Ідеальні розчини. Зниження температури замерзання та підвищен­ня температури кипіння розчинів у порівнянні з розчинниками. Осмос та осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа. Колігативні властивості розведених розчинів електролітів. Ізотонічний коефіцієнт. Гіпо-, гіпер- та ізотонічні розчини.
Кріометрія, ебуліометрія, осмометрія, їх застосування в медико-біологічних дослідженнях. Роль осмосу в біологічних системах. Осмотичний тиск плазми крові. Рівняння Галлера. Онкотичний тиск. Плазмоліз та гемоліз.
 
Модуль 2. РІВНОВАГИ В БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМАХ НА МЕЖІ ПОДІЛУ ФАЗ.

Змістовий модуль 3. Термодинамічні та кінетичні закономірності перебігу процесів та електрокінетичні явища в біологічних системах
Конкретні цілі:
•Трактувати хімічні та біохімічні процеси з позиції їх теплових ефектів.
•Вміти використовувати термодинамічні функції для оцінки направленості процесів, пояснювати енергетичне супряження в живих системах
•Аналізувати залежність швидкості реакцій від концентрації та температури.
•Інтерпретувати залежність швидкості реакцій від енергії активації.
•Аналізувати особливості дії каталізаторів та пояснювати механізм гомогенного та гетерогенного каталізу.
•Пояснювати механізм дії ферментів та аналізувати залежність швидкості ферментативних процесів від концентрації ферменту та субстрату.
•Аналізувати хімічну рівновагу та пояснювати її умову з позиції термодинаміки та кінетики.
•Пояснювати вплив зовнішніх факторів на хімічну рівновагу.
•Аналізувати умови випадіння та розчинення осадів, пояснювати роль гетерогенних рівноваг за участю солей в загальному гомеостазі організму.
• Пояснювати механізм утворення електродних потенціалів.
•Аналізувати принципи методу потенціометрії та робити висновки щодо його використання в медико-біологічних дослідженнях.
•Вміти вимірювати окисно-відновні потенціали та прогнозувати напрямок окисно-відновних реакцій.

Тема 10. Теплові ефекти хімічних реакцій. Направленість процесів
Предмет хімічної термодинаміки. Основні поняття хімічної термодинаміки: термодинамічна система (ізольована, закрита, відкрита, гомогенна, гетерогенна), параметри стану (екстенсивні, інтенсивні), термодинамічний процес (оборотний, необоротний). Живі організми – відкриті термодинамічні системи. Необоротність процесів життєдіяльності.
Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Термохімічні рівняння. Стандартні теплоти утворення та згорання. Закон Гесса. Метод калори­метрії. Енергетична характеристика біохімічних процесів. Термохімічні розрахунки для оцінки калорійності продуктів харчування та складання раціональних та лікувальних дієт.
Самодовільні і несамодовільні процеси. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Термодинамічні потенціали: енергія Гіббса, енергія Гельмгольца. Термодинамічні умови рівноваги. Критерії направленості самодовільних процесів.
Застосування основних положень термодинаміки до живих організмів. АТФ як джерело енергії для біохімічних реакцій. Макроергічні сполуки. Енергетичні супряження в живих системах: екзергонічні та ендергонічні процеси в організмі.
 
Тема 11. Кінетика біохімічних реакцій
Хімічна кінетика як основа для вивчення швидкостей  та механізму біохімічних реакцій. Швидкість реакції. Залежність швидкості реакції від концентрації. Закон діючих мас для швидкості реакції. Константа швидкості. Порядок реакції. Кінетичні рівняння реакцій першого, другого та нульового порядку. Період напівперетворення - кількісна характеристика зміни концентрації в довкіллі радіонуклідів, пестицидів тощо. Поняття про механізм реакції. Молекулярність реакції.
Залежність швидкості реакції від температури. Правило Вант-Гоффа. Особливості температурного коефіцієнту швидкості реакції для біохімічних процесів.
Енергія активації. Теорія активних співударів. Рівняння Арреніуса. Поняття про теорію перехідного стану (активованого комплексу).
Уявлення про кінетику складних реакцій: паралельних, послідовних, супряжених, оборотних, конкуруючих, ланцюгових. Поняття про антиоксиданти. Вільнорадикальні реакції в живому організмі. Фотохімічні реакції, фотосинтез.
Каталіз та каталізатори. Особливості дії каталізаторів. Гомогенний, гетерогенний та мікрогетерогенний каталіз. Кислотно-основний каталіз. Автокаталіз. Механізм дії каталізаторів. Промотори та каталітичні отрути.
Уявлення про кінетику ферментативних реакцій. Ферменти як біологічні каталізатори. Особливості дії ферментів: селективність, ефективність, залежність ферментативної дії від температури та реакції середовища. Поняття про механізм дії ферментів. Залежність швидкості ферментативних процесів від концентрації ферменту та субстрату. Активація та інгібірування ферментів. Вплив екологічних факторів на кінетику ферментативних реакцій.

Тема 12. Хімічна рівновага. Добуток розчинності
Хімічна рівновага. Константа хімічної рівноваги та способи її виразу. Зміщення хімічної рівноваги при зміні температури, тиску, концентрації речовин. Принцип
Ле Шательє.
Реакції осадження та розчинення. Добуток розчинності. Умови ви­падання та розчинення осадів. Роль гетерогенної рівноваги за участю солей в загальному гомеостазі організму.

Тема 13. Визначення окисно-відновного потенціалу
Роль електрохімічних явищ в біологічних процесах.
Електродні потенціали та механізм їх виникнення. Рівняння Нернста. Нормальний (стандартний) електродний потенціал. Нормальний вод­невий електрод. Вимірювання електродних потенціалів. Електроди ви­значення та електроди порівняння. Хлорсрібний електрод. Іонселективні електроди. Скляний електрод.
Гальванічні елементи.
Дифузійний потенціал. Мембранний потенціал. Біологічна роль дифузійних та мембранних потенціалів. Потенціал пошкодження. Потенціал спокою. Потенціал дії.
Роль окисно-відновних реакцій в проце­сах життєдіяльності. Окисно-відновний потенціал як міра окисної та відновної здатності систем. Рівняння Петерса. Нормаль­ний окисно-відновний потенціал.
Прогнозування напрямку окисно-відновних реакцій за величинами окисно-відновних потенціалів. Еквівалент окисника та відновника. Значення окисно-відновних потенціалів у механізмі процесів біологіч­ного окиснення.
Потенціометрія. Потенціометричне визначення рН, активності іо­нів. Потенціометричне титрування.
 
Змістовий модуль 4. Фізико-хімія поверхневих явищ. Ліофобні та ліофільні дисперсні системи
Конкретні цілі:
•Робити висновки щодо поверхневої активності речовин на підставі їх будови.
•Аналізувати особливості будови поверхневого шару адсорбованих молекул поверхневоактивних сполук, пояснювати принципи будови біологічних мембран.
•Аналізувати рівняння адсорбції та межі їх використання, розрізняти мономолекулярну та полимолекулярну адсорбцію.
•Інтерпретувати закономірності адсорбції речовин з розчинів на твердій поверхні.
•Пояснити фізико-хімічні основи методів адсорбційної терапії
•Розрізняти вибіркову та іонообмінну адсорбцію електролітів.
•Інтерпретувати методи хроматографічного аналізу та їх роль в медико-біологічних дослідженнях.
•Аналізувати принципи методів одержання та очищення колоїдно-дисперсних розчинів.
•Пояснити фізико-хімічні основи гемодіалізу.
•Інтерпретувати фізико-хімічні властивості білків, що є структурними компонентами всіх тканин організму.
•Робити висновки щодо заряду розчинених біополімерів на підставі їх ізоелектричної точки.
 
Тема 14. Сорбція біологічно-активних речовин на межі поділу фаз
Поверхневі явища та їх значення в біології та медицині. По­верхневий натяг рідин та розчинів. Ізотерма поверхневого натягу. Поверхнево-активні та поверхнево-неактивні речовини. Поверхнева активність. Правило Дюкло-Траубе.
Адсорбція на межі поділу рідина-газ та рідина-рідина. Рівняння Гіббса.  Орієнтація молекул поверхнево-активних речовин у поверхнево­му шарі. Уявлення про структуру біологічних мембран. Адсорбція на ме­жі поділу тверде тіло-газ. Рівняння Ленгмюра. Адсорбція із розчину на поверхні твердого тіла. Фізична та хімічна адсорбція. Закономір­ності адсорбції розчинених речовин, парів та газів. Рівняння Фрейндліха.     
Фізико-хімічні основи адсорбційної терапії (гемосорбція, плазмосорбція, лімфосорбція, ентеросорбція, аплікаційна терапія). Імуносорбенти.
 
Тема 15. Іонний обмін. Хроматаграфія
Адсорбція електролітів: специфічна (вибірна) та іонообмінна. Правило Панета-Фаянса. Іонообмінники природні та синтетичні. Роль ад­сорбції та іонного обміну в процесах життєдіяльності рослин і орга­нізмів.
Хроматографія. Класифікація хроматографічних методів аналізу за ознакою  агрегатного стану фаз, техніки виконання та механізму роз­поділу. Адсорбційна, іонообмінна та розподільча хроматографія. Застосування хроматографії в біології та медицині.

Тема 16. Одержання, очистка та властивості колоїдних розчинів
Організм як складна сукупність дисперсних систем. Класифікація дисперсних систем за ступенем дисперсності. Колоїдний стан. Ліофільні та ліофобні колоїдні системи. Будова колоїдних часток. Подвійний електричний шар. Електрокі­нетичний потенціал колоїдної частки.
Методи одержання та очистки колоїдних розчинів. Діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація, компенсаційний діаліз, вівідіаліз. Гемодіаліз та апарат "штучна нирка".
Молекулярно-кінетичні властивості колоїдних систем. Броунівський рух, дифузія, осмотичний тиск. Оптичні властивості колоїдних систем.
Електрокінетичні явища. Електрофорез. Рівняння Гельмгольца-Смолуховського. Застосування електрофорезу в дослідницький та клініко-лабораторній практиці. Електрофореграми.

 
Тема 17. Коагуляція колоїдних розчинів. Колоїдний захист
Кінетична (седиментаційна) та агрегативна стійкість дисперсних систем. Фактори стійкості. Коагуляція. Механізм коагулюючої дії електролітів. Поріг коагуляції. Правило Щульце-Гарді. Взаємна коагуляція. Процеси коагуляції при очистці питної води та стічних вод. Колоїдний захист.
Дисперсні системи з газоподібним дисперсійним середовищем. Класифікація аерозолей, методи одержання та властивості. Застосування аерозолей в клінічній та санітарно-гігієнічній  практиці. Токсична дія деяких аерозолей. Порошки.

Грубодисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем. Суспензії, методи одержання та властивості. Пасти, їх медичне застосування.     

Емульсії, методи одержання та властивості. Типи емульсій. Емульгатори. Застосування емульсій в клінічній практиці. Біологічна роль емульгування.     
Напівколоїдні мила, детергенти. Міцелоутворення у розчинах напівколоїдів.

Тема 18. Властивості розчинів біополімерів. Ізоелектрична точка білка
Високомолекулярні сполуки - основа живих організмів. Глобулярна та фібрилярна структура білків. Порівняльна характеристика розчинів високомолекулярних сполук, істинних та колоїдних розчинів.
Набухання та розчинення полімерів. Механізм набухання. Вплив рН середовища, температури та електролітів на набухання. Роль набухання в фізіології організму. Драглювання розчинів ВМС. Механізм драглювання. Вплив рН середовища, температури та електролітів на швидкість драглювання. Тиксотропія. Синерезис. Дифузія в драглях. Висолювання біополімерів з розчинів. Коацервація та її роль у біологічних систе­мах.     
Аномальна в'язкість розчинів ВМС. В'язкість крові.
Мембранна рівновага Доннана.
Ізоелектричний стан білка. Ізоелектрична точка та методи її визначення. Іонний стан біополімерів в водних розчинах.

Связь через гостевую книгу, т.к. спамеры меня уже задрали.
А.Ильченко